农药过量使用带来的环境、食品及健康威胁不容忽视，农药减量增效是我国的既定策略，也是相关领域的研究热点和难点。近年来，我院沈杰教授团队联合北京化工大学尹梅贞教授团队开发了一种结构简单、成本低廉、环境友好的星状阳离子聚合物（SPc）纳米载体，建立了高效、简便、安全的纳米递送系统，可以主动装载多种化学/植物源农药快速进入害虫体内，提升农药的杀虫活性。在全面分析常用农药溴虫腈对昆虫生长发育及生理活动影响的基础上，沈杰教授团队实现了溴虫腈的纳米化递送，并联合使用纳米技术与遗传技术，成功提升了溴虫腈的杀虫活性（图1）。

图1 溴虫腈作用机制及活性提升

SPc纳米载体可通过内部疏水核心结合溴虫腈，自发组装成一种纳米复合体（图2）。溴虫腈/SPc纳米复合体可实现高效递送，显著提高溴虫腈对模式昆虫果蝇的杀虫活性。利用转录组结合细胞生物学技术分析，发现溴虫腈对线粒体功能及形态有较大影响，而线粒体稳态调控基因parkin突变体对溴虫腈更加敏感。对parkin突变体的测试表明，联合使用纳米递送及遗传技术，可以显著提高溴虫腈的杀虫活性，在极低使用浓度下达到灭杀效果（图3）。沈杰教授团队首次发现联合使用纳米技术与遗传技术，可以在靶向昆虫非必需基因的情况下增强杀虫剂活性，为绿色防控技术提出了新的思路，目前团队正在积极测试此策略在重大农业害虫中的应用潜力。

图2 溴虫腈/SPc纳米复合体的自组装

图2 溴虫腈/SPc纳米复合体的自组装

2022年4月18日，国际工程技术期刊Environmental Science: Nano在线发表了题为“Combination of a nanocarrier delivery system with genetic manipulation further improves pesticide efficiency: a case study with chlorfenapyr”的原创性研究论文。中国农业大学为该论文第一完成单位，我院沈杰教授团队成员张俊争副教授为本文通讯作者，闫硕副教授为本文第一作者，参与单位包括北京化工大学尹梅贞教授团队。该研究得到了云南省科技计划项目云南高原特色有机农业产业技术体系研究与应用（课题4：有机农业生产病虫害绿色防控技术研究）及国家自然科学基金项目(31970478, 32072497 和32030012)的资助。

论文链接如下：

https://doi.org/10.1039/D2EN00126H